[發(fā)明專利]一種新型高重頻短脈沖LD激光器及其工作過程

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511008740.0
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105514796B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 鄭強;孫劍;徐飛;劉倩玉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種新型高重頻短脈沖LD激光器及其工作過程，該激光器包括兩路大小相等的正負高壓電源、兩路脈沖信號、兩個受脈沖信號控制的高速模擬開關、兩個鉗位二極管、兩個儲能元件、兩個去耦電容、兩個充電限流電阻、一個放電限流電阻以及一個激光二極管；其工作過程為：設控制信號頻率均為f，兩路信號相位差為π；在控制信號作用下，兩個儲能元件交替放電，放電間隔T/2，使激光管發(fā)射頻率為2f的激光脈沖本發(fā)明在脈沖功率不變的前提下，頻率實現了加倍提高；采用多個開關、正負高壓電源以及鉗位二極管，避免了兩個充放電電路間的互相影響；與傳統(tǒng)方案相比，所需元件性能指標基本不變，易于實現。

技術領域

本發(fā)明屬于激光發(fā)射技術領域，具體涉及一種新型高重頻短脈沖LD激光器及其工作過程。

背景技術

半導體激光器(Semiconductor Laser),也稱作激光二極管(Laser Diode)，簡稱LD，是利用半導體中的電子躍遷，引起光子受激發(fā)射，而產生的光振蕩和光放大等器件的總稱。

半導體激光器與其它類型的激光器相比，具有以下優(yōu)點：轉換的效率高；頻率范圍廣；調制方便；驅動電源電壓比較低。

半導體激光器在很多領域都得到廣泛應用。半導體激光器廣泛應用在激光通訊、激光制導跟蹤、激光雷達、激光測距、激光武器模擬、激光瞄準與告警、激光探潛、激光制自武器等軍事領域；在工業(yè)生產過程中,大功率半導體激光器可用于激光打孔、切割、焊接、釬焊、劃片、打標、激光材料表面硬化處理、激光燒結、熱壓成型等方面；此外,半導體激光器在礦業(yè)、建筑業(yè)、基礎學科研究、宇航等方面也有廣泛的應用。半導體激光器的功率與電流和溫度有關。如果要提高半導體激光器的性能，主要有兩個途徑:一是采用新的半導體技術，二是提高半導體激光電源的性能指標。

半導體激光電源是半導體激光器的重要組成部分,它隨著激光器的發(fā)展而不斷發(fā)展。固體激光器最初采用直流電源經過限流電阻給儲能電容器充電,即RC充電方式。其缺點是只適用于低頻率及電源充電效率不高的場合。隨著新型激光裝置的不斷發(fā)展,對激光器提出了高效率、高重復頻率、低成本和高可靠性的要求。LC恒流充電電路能夠滿足在低頻大能量工作條件下的激光裝置,其特點是以恒定電流給儲能電容器充電,既提高了充電效率又提高了電源穩(wěn)定性。為了滿足高重復頻率的激光裝置,研制出了直流LC諧振充電電路。它有效地解決了激光電源在高頻下工作的充電效率問題,缺點是體積和重量不能明顯地減少。為了進一步減小體積和重量并提高充電效率，人們又把開關電源技術引入激光器電源中。隨著電子技術的發(fā)展,電子開關的電路從快速晶體管，到自行關斷的功率場效應晶體管和絕緣柵雙極晶體管電路,激光電源的性能也不斷提高，適應領域也不斷擴大。

發(fā)明內容

針對傳統(tǒng)激光脈沖電路頻率和功率難以同時提升，脈寬不易進一步降低的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型高重頻短脈沖LD激光器及其工作過程，本發(fā)明在傳統(tǒng)RC充電電路的基礎上，采用兩路電源在兩路信號下分別供電，并采用了高速模擬開關，例如高速開關mos管等，在保證原有方案功率不變的前提下，既能實現頻率加倍，又能降低脈寬和上升沿時間，從而提高了激光脈沖發(fā)射電路的性能。

為了達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術方案來實現的：